Los embriones de ratón parecían perfectamente normales. Todos sus órganos se estaban desarrollando como se esperaba, junto con sus extremidades y sus sistemas circulatorio y nervioso. Sus diminutos corazones latían a una velocidad normal de 170 latidos por minuto.
Pero estos embriones no estaban creciendo en una madre ratón. Fueron desarrollados dentro de un útero artificial, la primera vez que se logra tal hazaña, informaron científicos el miércoles.
Los experimentos, en el Instituto de Ciencias Weizmann en Israel, estaban destinados a ayudar a los científicos a comprender cómo se desarrollan los mamíferos y cómo las mutaciones genéticas, los nutrientes y las condiciones ambientales pueden afectar al feto. Pero el trabajo puede que algún día suscite profundas preguntas sobre si otros animales, incluso humanos, deberían o podrían cultivarse fuera de un útero vivo.
En un estudio publicado en la revista Nature, el Dr. Jacob Hanna describió la extracción de embriones de los úteros de los ratones a los cinco días de gestación y su crecimiento durante seis días más en úteros artificiales.
En ese momento, los embriones estaban aproximadamente a la mitad de su desarrollo; la gestación completa es de unos 20 días. Un ser humano en esta etapa de desarrollo se llamaría feto. Hasta la fecha, el Dr. Hanna y sus colegas han cultivado más de 1,000 embriones de esta manera.
“Realmente es un logro notable”, dijo Paul Tesar, biólogo del desarrollo de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve.
Alexander Meissner, director de regulación del genoma en el Instituto Max Planck de Genética Molecular en Berlín, dijo que “llegar hasta aquí es asombroso” y que el estudio fue “un hito importante”.
Pero la investigación ya ha progresado más allá de lo que los investigadores describieron en el documento. En una entrevista, el Dr. Hanna dijo que él y sus colegas habían tomado óvulos fertilizados de los oviductos de ratones hembra justo después de la fertilización, en el día 0 de desarrollo, y los habían cultivado en el útero artificial durante 11 días.
Hasta ahora, los investigadores podían fertilizar huevos de mamíferos en el laboratorio y cultivarlos por poco tiempo. Los embriones necesitaban un útero vivo. “Los mamíferos placentarios se desarrollan encerrados en el útero”, dijo el Dr. Tesar.
Eso impidió que los científicos respondieran preguntas fundamentales sobre las primeras etapas de desarrollo.
“El santo grial de la biología del desarrollo es comprender cómo una sola célula, un óvulo fertilizado, puede producir todos los tipos de células específicas del cuerpo humano y crecer en 40 billones de células”, dijo el Dr. Tesar. “Desde el principio de los tiempos, los investigadores han estado tratando de desarrollar formas de responder a esta pregunta”.
La única forma de estudiar el desarrollo de tejidos y órganos era recurrir a especies como gusanos, ranas y moscas que no necesitan útero, o extraer embriones de los úteros de animales de experimentación en distintos momentos, proporcionando destellos del desarrollo más como instantáneas. que el video.
Lo que se necesitaba era una forma de ingresar al útero, observar y ajustar el desarrollo en los mamíferos a medida que sucedía. Para la Dra. Hanna, eso significó desarrollar un útero artificial.
Pasó siete años desarrollando un sistema de dos partes que incluye incubadoras, nutrientes y un sistema de ventilación. Los embriones de ratón se colocan en viales de vidrio dentro de incubadoras, donde flotan en un fluido nutritivo especial.
Los viales están sujetos a una rueda que gira lentamente para que los embriones no se adhieran a la pared, donde se deformarían y morirían. Las incubadoras están conectadas a una máquina de ventilación que proporciona oxígeno y dióxido de carbono a los embriones, controlando la concentración de esos gases, así como la presión y el caudal del gas.
En el día 11 de desarrollo, más de la mitad del embarazo de un ratón, el Dr. Hanna y sus colegas examinaron los embriones, solo del tamaño de semillas de manzana, y los compararon con los que se desarrollan en el útero de ratones vivos. Los embriones de laboratorio eran idénticos, encontraron los científicos.
En ese momento, sin embargo, los embriones cultivados en laboratorio se habían vuelto demasiado grandes para sobrevivir sin un suministro de sangre. Tenían placenta y un saco vitelino, pero la solución nutritiva que los alimentaba por difusión ya no era suficiente.
Superar ese obstáculo es el próximo objetivo, dijo la Dra. Hanna en una entrevista. Está considerando usar una solución nutritiva enriquecida o un suministro de sangre artificial que se conecte a las placentas de los embriones.
Mientras tanto, los experimentos nos llaman la atención. La capacidad de mantener vivos y en desarrollo a los embriones a la mitad del embarazo “es una mina de oro para nosotros”, dijo la Dra. Hanna.
El útero artificial puede permitir a los investigadores aprender más sobre por qué los embarazos terminan en abortos espontáneos o por qué los óvulos fertilizados no se implantan. Abre una nueva ventana sobre cómo las mutaciones o deleciones genéticas afectan el desarrollo fetal. Los investigadores pueden observar cómo las células individuales migran a sus destinos finales.
El trabajo es “un gran avance”, dijo Magdalena Zernicka-Goetz, profesora de biología e ingeniería biológica en Caltech. “Abre la puerta a una nueva era de estudio del desarrollo en el modelo de ratón experimental”.
Un desarrollo reciente brinda otra oportunidad. Los investigadores han creado directamente embriones de ratón a partir de fibroblastos de ratón (células del tejido conectivo) que producen embriones tempranos sin comenzar con un óvulo fertilizado.
Combine ese desarrollo con el trabajo del Dr. Hanna, y “ahora no necesita ratones para estudiar el desarrollo del embrión de ratón”, dijo el Dr. Meissner. Los científicos pueden producir todos los embriones que necesitan a partir de tejido conectivo.
Si los científicos pudieran producir embriones sin fertilizar óvulos y pudieran estudiar su desarrollo sin útero, dijo el Dr. Meissner, “se puede escapar de la destrucción de embriones”. No habría necesidad de fertilizar huevos de ratón solo para destruirlos en el curso del estudio.
Pero el trabajo podría eventualmente extenderse más allá de los ratones. Otros dos artículos publicados en Nature el miércoles informan sobre intentos que se acercan a crear embriones humanos tempranos de esta manera. Por supuesto, dijo el Dr. Meissner, la creación de embriones humanos está a años de distancia, si es que se permite. Por ahora, los científicos generalmente se abstienen de estudiar embriones humanos después de los 14 días de fertilización.
En el futuro, dijo el Dr. Tesar, “no es descabellado que tengamos la capacidad de desarrollar un embrión humano desde la fertilización hasta el nacimiento completamente fuera del útero”.
Por supuesto, incluso la sugerencia de este escenario de ciencia ficción seguramente horrorizará a muchos. Pero son los primeros días, sin ninguna garantía de que los fetos humanos puedan desarrollarse completamente fuera del útero.
Incluso suponiendo que pudieran, señaló el Dr. Tesar, “si eso es apropiado es una cuestión para los especialistas en ética, los reguladores y la sociedad”.